Главная » Статьи » Тепловизоры — всевидящее око охранного телевидения

Тепловизоры — всевидящее око охранного телевидения

04.09.2013

Неоспоримый факт, что оптико-электронные устройства -основа систем охранного телевидения. Оптико-электронные устройства? Видеокамеры? Да, но не они основной предмет рассмотрения в этой статье, а шагнувшие из фантастических военных сюжетов тепловизоры, в последнее время ставшие вполне ощутимой реальностью.

Минимальное количество, максимальная остоверность

Когда читаешь статьи об охранном телевидении и тенденциях его развития, общаешься на выставках и семинарах с партнерами и заказчиками и, собственно говоря, проектируешь системы наблюдения, то уже не возникает сомнения в том, что эпоха цифровых систем безопасности наступила. CCTV постепенно вымещается IPTV, встают вопросы о целесообразности выбора мегапиксельных видеокамер, о размещении интеллектуальной части видеообработки непосредственно в месте установки видеокамер с целью сокращения постоянно передаваемого потока данных, разгрузки центрального сервера и уменьшения количества информации, необходимой для постоянного анализа оператором системы. Все эти вопросы сводятся к проблемам передачи и хранения информации. Однако ключевая информация - это и есть то, что должно стать результатом работы системы.

Для получения информации можно использовать различные методы. К примеру, если у человека плохое зрение, то он покупает очки, просит людей с хорошим зрением подсказать ему то, что он не видит или не может различить. Человеку нужна максимально точная информация, чтобы мозг мог произвести “вычисления”, принять какое-либо решение, сделать вывод с максимальной достоверностью. Можно тренировать память, изучать математику и физику, решать логические задачи с целью повышения “интеллектуальной емкости” мозга, но мозг будет бессилен, если он не получит той информации, которая ему нужна для работы. Если данных слишком много, то это тоже не очень хорошо, поскольку в данном случае нет возможности быстро провести ранжирование информации, “отделить зерна от плевел” и принять решение исходя из того, что окажется “в сухом остатке”, то есть, опираясь на знания о сути происходящих событий.

Таким образом, можно считать, что там, где необходимо принимать решения “здесь и сейчас”, выводы, сделанные на основе минимально возможного количества информационных источников, обладающих максимальной достоверностью, будут наиболее полно отражать действительность!

Оптико-электронные устройства

Вполне очевидно, для того чтобы вести автомобиль, водителю, если у него не стопроцентное зрение, необходимы очки или контактные линзы; если солнце светит в глаза, нужны солнцезащитные очки и козырьки; ночью, когда ничего не видно, не обойтись без освещения дороги фарами. Все эти трудности подтверждают банальную истину - каким бы опытным ни был водитель (”интеллектуальная емкость” мозга и база данных реакций на события), не имея возможности видеть (при отсутствии достоверной информации), он бессилен. То же самое и в системах охранного телевидения, и здесь нет разницы между CCTV и IPTV! Первое и главное, что нужно системе, - это “глаза”, без чего все остальное просто не имеет смысла!

Итак, обратимся к основе систем охранного телевидения - оптико-электронным устройствам, в частности к видеокамерам.
Видеокамера — устройство получения изображения, близкого воспринимаемому человеческим глазом. В этом и преимущество и недостаток видеокамеры. Осознавая данный факт, производители видеокамер стараются заглянуть в мир, который неподвластен человеческому глазу (накопление сигнала с целью повышения чувствительности, ИК-прожекторы), и тем самым дать оператору больше ценной информации в течение определенного времени. От природы никуда не деться, водитель на автомобиле без фар не может ехать ночью, водитель без солнцезащитных очков или козырька опасен в солнечный день.

Иногда приходится слышать, “мы ограничены в бюджете” или “это слишком дорого для нас”, но система наблюдения, создаваемая с таким подходом к делу, ставит под большое сомнение эффективность ее работы, актуальность, информационную емкость, да и саму ее возможность решать свою задачу. Бывает, что у заказчика системы не возникает сомнения в эффективности вложенных в нее средств, так как ему просто не предоставили той информации, которую он мог бы получить за те же самые деньги. Он просто не знает о том, что упустил. И это - проблема!
Тепловизор - фантастика или реальность?

Листая составленный В.П. Жуковым сборник русских пословиц и поговорок, в котором всегда можно отыскать выражение, точно описывающее практически любую ситуацию, я нашел старую пословицу с вышедшим из употребления продолжением: “Свой глаз -алмаз (а чужой - стекло)”. Сказано метко, и вполне применимо к нашему разговору об оптико-электронных устройствах. В их числе теперь есть и тепловизор.

Тепловизор?! При его упоминании часто вспоминают фильм “Хищник” с Арнольдом Шварценеггером в главной роли. Нужно отметить, что в этом фильме “условия наблюдения” Хищника за группой спецназа были более чем суровые - непролазные джунгли Южной Америки, листва, туманы, ночь… Сам Хищник принимал “раскраску” джунглей. Люди его не видели, хотя сам он, ориентируясь по тепловому излучению, видел все, правда, не различал цвета камуфляжа спецназовцев, что было для него абсолютно неважно. Фильм этот - фантастика, однако тепловизоры уже стали доступным средством, обладающим мощными возможностями в видеонаблюдении.

Тепловизор - это прибор, который позволяет одинаково хорошо контролировать ситуацию (вести наблюдение) днем и ночью при любых погодных условиях. Тепловизор работает в тепловом, невидимом для человеческого глаза спектральном диапазоне, и тем самым он позволяет различать то, что недоступно приборам ночного видения, обычным телекамерам и телекамерам с инфракрасной подсветкой.

Инфракрасное излучение через специальную, как правило, германиевую оптику попадает на детектор, чувствительные элементы которого меняют свои свойства, вследствие чего изменяется снимаемый с них электрический сигнал. Далее этот сигнал обрабатывается блоком электроники, и информация об излучении преобразуется в вид, понятный человеческому мозгу, - выдается псевдовидеоизображение тепловой картины, получаемой приемником.

Отображение и монохромной ИЛИ в цветной палитре зависит не от детектора, а от интерпретации электроникой изображения, получаемого с детектора (в охранных наблюдательных тепловизорах используется черно-белая монохромная палитра).
Охранные тепловизоры привлекают к себе все большее внимание, в том числе, благодаря постепенному уменьшению затрат как на приобретение прибора, так и на эксплуатацию его в течение всего срока службы.
В отличие от измерительных тепловизоров, охранные не определяют температуру объектов - перед ними стоят другие задачи, которые и определяют выбор данных приборов. Критерии принятия решений и соответствие этим критериям существующих неохлаждаемых ИК-детекторов (следовательно, и систем на их основе) представлены в таблице. Цифрами в ней обозначены весовые коэффициенты важности параметра для конкретного применения (10 - максимальная важность) и соответствие этим параметрам неохлаждаемых технологий.

Важность параметров для охранных тепловизоров можно узнать, взяв за основу постулат, который гласит, что охранный тепловизор должен давать изображение нарушителя на возможно больших расстояниях при максимальном рабочем диапазоне температур, причем изображение должно быть как можно более четким, чтобы исключить ложные срабатывания охранных систем.

Работать, невзирая на проблемы

Любой системе видеонаблюдения нужны хорошие “глаза”, чтобы она заработала в полную силу.

“С горы видней” - говорится тому (или о том), кто более опытен, сведущ в каких-либо вопросах и т.п. Виднее тому, кто больше, лучше и дальше видит, вопреки таким разнообразным проблемам, как отсутствие освещения или слишком сильное освещение, плохая погода, сложные географические условия (лес, водные пространства и т.п.).

Если в системе окажется дефектное звено, “дырка”, то через нее и будут совершаться нежелательные действия или, хуже того, объект будет уничтожен: “Коготок увяз - всей птичке пропасть”. Если создается система, то она должна решать задачу комплексно, инвариантно к негативным параметрам, действующим на систему как извне, так и изнутри.

Тепловизор позволяет получить более четкое изображение контролируемой зоны, чем самая лучшая из видеокамер, однако и видеокамера гипотетически справляется с задачей. Жизнь порой ставит такие задачи, о которых даже не догадывались во время разработки концепции или проектирования системы.

Искру туши до пожара, беду отводи до удара

Если проектируется новая система безопасности или модернизируется старая, то применение тепловизоров может хорошо вписаться в концепцию системы, повысить ее эффективность и снизить конечную стоимость. Однако при этом необходимо придерживаться правил, по которым тепловизор следует устанавливать:
• в местах с проблемным освещением (плохое освещение/освещение мешает);
• для осмотра открытых пространств;
• для наблюдения за водной поверхностью;
• в комбинации с видеокамерой на поворотном устройстве во внутренней части объекта для наблюдения собственно за объектом или за прилегающей территорией;
• для наблюдения за местами с растительностью;
• вдоль неосвещенного периметра.

Рассмотрим пример охраны железнодорожного моста через реку.
Предположим, что мы располагаем тремя различными тепловизорами:
№ 1 - тепловизор с углом обзора 180°
№ 2 - тепловизор с узким или широким углом обзора
№ 3 – система тепловизоров/камера/поворотное устройство.

Во всех трех случаях задача защиты моста решается. Подъезды к мосту закрыты 180° тепловизорами.
Первый вариант – широкоугольные тепловизоры “смотрят” вдоль моста, второй вариант – установлены узкоугольные тепловизоры, третий вариант – это вариант №2, усиленный двумя поворотными системами.

Второй вариант охраны бюджетный по изначальным вложениям, для него используется минимальное количество технических средств, первый вариант средний по цене, а третий вариант самый дорогой. В первом варианте закрывается более обширная площадь водной поверхности, нежели во втором. Третий вариант самый информационно емкий, поворотные камеры работают в сканирующем режиме и обозревают большую территорию вокруг моста, а при подаче сигнала детекторами движения от стационарных камер производят автозахват и сопровождение цели, вызвавшей срабатывание детектора.

На охоту ехать - собак кормить

Вопросы экономической эффективности - одни из наиболее важных. Расчет эффективности применения тепловизора на том или ином объекте производится при оценке критериев возможной угрозы или экономических потерь. Относительно просто решают такую задачу пограничники (у них есть статистические данные). Согласно данным за 2005-2006 гг., средняя стоимость охраны 1 км границы была равна примерно 900 тыс. руб. Эффективность применения тепловизоров стоимостью 450 тыс. руб. и дальностью обнаружения человека 700-800 м не вызывает абсолютно никаких сомнений.

При правильном подходе к расчетам эффективности необходимо учитывать не начальную стоимость системы, а конечную, куда включены, например, расходы на электричество, обслуживание, простои и ремонт, а также другие эксплуатационные расходы. К этому следует прибавить качественную оценку потенциальных угроз в периоды “слепоты” обычной системы.

Как правило, требуемое число тепловизоров в разы меньше, чем камер видеонаблюдения, кроме того, при их применении отсутствует необходимость в освещении, а период “слепоты” стремится к нулю.

Наиболее продуманная с точки зрения экономики безопасности система сочетает в себе комплекс технических средств, каждое из которых технико-экономически подходит именно для своего участка.

В таком случае суммарный центральный интегральный показатель средств
эффективности вложенных в систему средств стремится к точке экстремума и обеспечивается максимальное удовлетворение запросам заказчика.